高光谱遥感的海洋应用ppt课件

高光谱遥感在海洋学的应用,魏志奇北京欧普特科技有限公司Weizhiqi,1,海洋遥感的特点,快速且具有很高的分辨率大面积同步观测更新速度快，动态和长期的监测涉及船舶等不易抵达的海区多学科交叉研究成本低廉,2,应用,叶绿素浓度海洋初级生产力全球通量其他海洋现象悬移质浓度DOM浓度大气气溶胶浅海水深,海表温度海面风场海浪海水海底地形风暴潮水汽和降雨海面油污CO2海/气交换,3,在沿海及内陆水域环境中的应用,在海洋与内陆水色遥感中，高光谱成像光谱数据可以用于估算和分析水域中的吸收和散射成分（这些成分主要包括水体中的叶绿素、浮游生物、不可溶解的有机质、悬浮沉淀物、基底物质组成、半淹没水生植物等），用于识别和估算水域中叶绿素、黄色物质及悬浮物的含量并且用于水质监测。通过高光谱遥感对叶绿素估算，监视浮藻生长、浮游生物的分布和鱼群位置，估算浮游生物的生物量和第一生产力。Chen等（1992）利用微分光谱估算水体中悬浮的色素，Carder等（1993）应用AVIRIS数据对美国佛罗里达Tampa海湾的可溶性物质和微粒成分进行了研究。而Hamcition等（1993）则应用AVIRIS对水深、湖底制图方面进行了研究。而Richardson等（1994）利用AVIRIS数据探测海水中藻类光合作用的相关色素。Sandidge等（1998）分析了AVIRIS数据建立了水深与高光谱数据之间的相关关系。,4,海表温度(SST),红外辐射计（3-5，8-14um)普朗克定律利用海洋的比辐射率变化极小的特点B(，T)=2hc2/51/exp(hc/RT)-1B(，T)黑体的光谱辐射亮度(W/m2/Sr/m)辐射波长(m)T黑体绝对温度(K、T=t+273k)C光速(2.998108ms-1)h普朗克常数，6.62610-34JSK波尔兹曼常数(Bolfzmann)，1.38010-23JK-1基本物理常数海表温度反演常用的算法MCSST,CPSS,NLSST等,5,红外辐射测量示例,6,海表温度测量的成功应用,全球气候变化海洋热收支CO2气体交换系数ElNino现象黑潮和湾流中尺度漩涡及其变化湍动的精细结构鱼类的回游路线油污染和热污染渔场信息,7,海洋初级生产力与海洋渔业,与叶绿素相关叶绿素浓度初级生产力的时空变化对海洋生物学、全球气候变化和全球生态环境研究意义重大确定对CO2的调控能力,8,海洋生态环境监测,赤潮污染某些中尺度海洋现象,9,河口海岸带泥沙浓度及其运移,悬移质遥感定量经验公式R=A+B*log(S)R=C+S/(A+BS)S=悬移质含量，R=反射比，A、B、C=常数,10,海洋通量及固碳能力,估计海洋对CO2的吸收存储和转移能力确定海洋碳系统的变化,11,FieldSpecDualVNIR,双光路系统光谱范围：350-1050nm;光谱分辨率：3nm积分时间：最短17ms可用附件：延长光纤视长角镜头余弦接收器参考板（白板或灰板）光度标定室内照明光源测量参数：辐射照度（Irradiance）辐射亮度（Radiance)反射率,12,光谱仪内部结构,13,两种显示方式：,Display-OverlayReference,Display-ViewReference,在这个窗口中可以控制修改ReferenceSpectrometer的积分时间，前视场角镜头以及DCSH,在这个主窗口中积分时间前视场角镜头是作用于目标光谱仪的,14,可选用的附件光纤,标准光纤长度1.5m19条200微米芯径UV增强光纤构成铠装保护：金属螺纹管+PVC外皮水上应用延长光纤长度：可选构成连接方式：直接连接或者跳线方式铠装：水上或者水下应用铠装不推荐对光纤跳线作光度标定,15,可选用的附件镜头,视场角镜头外形及视场角外形视场角：1度、3度水下及水上测量水下测量必须选用带有法兰盘的水下光纤与标准光纤或者与延长光纤连接（水下或者水上测量）可测量参数反射率仅用于测量光路辐射亮度测量（Radiance）测量光路,16,可选用的附件余弦接收器,余弦接收器外形及构造外形及构造与标准光纤或者与延长光纤连接水下测量必须选用带有法兰盘的水下光纤可测量参数辐射照度（Irradiance）参比光路,17,可选用的附件室内照明光源,外形应用：作为稳定的室内实验用光源参数：发光光谱范围：3502500nm功率：50W可调焦、带有三角架连接螺孔,18,FieldSpecDualVNIR的操作,ViewingandControlingtheTargetSpectrometerViewingandControlingtheReferenceSpectrometerViewupto4spectraSaturationAlarmAutoMenuHowtoadjusttheTargetSpectrometerWavelengthCalibrationHowtocreateaninter-calibrationfileforreal-timereflectance-manuallyorautomaticaly,19,ViewingandControlingtheTargetSpectrometerandtheReferencespectrometer,Display-OverlayReference,Display-ViewReference,目标光谱仪和参比光谱仪,参比光谱仪,20,Control-TargetConfiguration,Control-ReferenceConfiguration,可以修改积分时间，镜头，光谱平均和暗电流平均,只能修改积分时间和前视场角镜头，不能修改光谱和暗电流平均,21,数据的保存,当保存RAWDN(原始DN值)，Radiance(辐射亮度值)和Irradiance(辐射照度值)的时候两个光谱仪都保存数据。分别是*t.000和/*r.000当只是保存Reflectance(反射率数据)的时候，则只保存*t.000，即只保存目标光谱仪采集的数据。,22,Viewupto4spectra,Display-viewfiles,23,SaturationAlarm饱和警告,主窗口显示的是TargetSpectrometer目标光谱仪的饱和情况，Referencespectrum窗口显示的是ReferenceSpectrometer的饱和情况。消除饱和警告需要重新优化，改变仪器的积分时间,24,AutoMenu,当选择第一个DCbeforespectrumstored的时候，表示当按空格键保存数据之前会对两个光谱仪采集暗电流当选择Optimizebeforespectrumstored的时候，则在光谱仪保存数据之前两个光谱仪会根据当时的光照情况自动调节积分时间当选择Createinter-calibrationfileafterWRcommand,表示在每次测白板后自动创建一个内部校准文件,25,HowtoadjusttheTargetSpectrometerWavelengthCalibration如何对目标光谱仪做波长校准,1、首先点击Display,选择OverlayReference2、在两个光谱仪中选择前视场角镜头3、将两光谱仪的镜头对准具有明显光谱特征的物体，例如太阳或者荧光灯。4、放大一个明显的光谱吸收峰，记录两个光谱仪的吸收峰所对应的波长。5、计算第四步中波长差值得出一个补偿值6、打开TargetConfiguation对话框，,26,7、填入补偿值,8、点击OK退出对话框,9、重复以上8个步骤以使得目标光谱仪和参比光谱仪波长值一致。,27,Howtocreateaninter-calibrationfileforreal-timereflectance-manuallyorautomaticaly怎样对实时光谱反射率创建一个内部定标文件,目的：在反射率的测量中，对两个光谱仪的灵敏度差异进行校正ThecorrectedreflectanceisthencomputedbydividingtheTarget/Referenceratiobythespecifiedinter-calibrationfile.？两种创建内部定标文件的方法：手动的和自动的,28,